JPWO2007010956A6 - アクティブマトリクス型表示装置 - Google Patents
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Abstract
複数の画素部の各々に設けられ、第1の端子が駆動トランジスタの制御電極に接続されるとともに第2の端子に印加される電圧の大きさに応じて導通状態に移行して上記印加電圧を上記制御電極に供給する二端子スイッチング素子と、上記第2の端子への印加電圧を調整して駆動トランジスタに逆バイアス電圧を印加する逆バイアス電圧印加部と、を有する。
Description
本発明は、EL(Electroluminescent)素子やLED(発光ダイオード)などの発光素子を駆動するための能動素子を含む表示装置に関し、特に、アモルファスシリコンや有機半導体を使用した薄膜トランジスタ(TFT;thin film transistor)を能動素子として含む表示装置に関する。
TFTは、有機ELディスプレイや液晶ディスプレイといったアクティブマトリクス型ディスプレイを駆動するための能動素子として広く使用されている。図1は、有機EL(Organic Electroluminescent)素子(OEL)100の駆動回路の等価回路の一例を、一つの画素PLi,jについて示している。図1を参照すると、この等価回路は、能動素子である2つのpチャンネルTFT101,102と、キャパシタ(Cs)104とを含む。走査線Wsは選択TFT101のゲートに接続され、データ線Wdは選択TFT101のソースに接続され、一定の電源電圧Vddを供給する電源線Wzは駆動TFT102のソースに接続されている。選択TFT101のドレインは駆動TFT102のゲートに接続されており、駆動TFT102のゲートとソース間にキャパシタ104が形成されている。OEL100のアノードは駆動TFT102のドレインに、そのカソードはアース電位(又は共通電位)にそれぞれ接続されている。
走査線Wsに選択パルスが印加されると、スイッチとしての選択TFT101がオンになりソースとドレイン間が導通する。このとき、データ線Wdから、選択TFT101のソースとドレイン間を介してデータ電圧が供給され、キャパシタ104に蓄積される。このキャパシタ104に蓄積されたデータ電圧が駆動TFT102のゲートとソース間に印加されるので、駆動TFT102のゲート・ソース間電圧Vgsに応じたドレイン電流Idが流れ、OEL100に供給されることとなる。
しかしながら、アルモファスシリコン或いは有機半導体等を用いたTFTは、ゲートに電圧を印加し続けると閾値電圧Vthがシフトする現象、すなわちゲートストレスと呼ばれる現象があることが知られている(例えば、非特許文献1参照)。この現象をPチャネルTFTを例に説明する。
図2にゲートストレスによる閾値電圧Vthのシフトの様子を示す。PチャネルTFTの場合には、ゲート・ソース間電圧を負極性(すなわち、Vgs<0)にして印加し続けると、ゲートストレスによって時間経過と共にId−Vgs特性は、図2に示すようにマイナス方向に(曲線120Aから曲線120Bへ)変化し、これにより、閾値電圧VthがVth1からVth2にシフトしていく。なお、図2においては、理解の容易さのため、Vgsを正の値(Vgs>0)として示している。
このTFTの特性変化において、ゲート・ソース間電圧Vgsを0V若しくは正極性にして印加し続けることによって元の閾値電圧Vthに復帰する。逆に、Vgsを正極性にして印加し続けると、時間経過と共に閾値電圧Vthはプラス方向にシフトし、その後、Vgsを0V若しくは負極性にして印加し続けることによって元の閾値電圧Vthに復帰する。シフト量は、ゲート・ソース間電圧Vgsの絶対値及び印加時間が大きいほど大きくなる。このような特性を示すTFTを有機EL素子の駆動に用いると、表示中に徐々に閾値電圧Vthがシフトしていくことになる。閾値電圧シフトは、OELの発光輝度の低下やTFTの動作不能を引き起こすという問題がある。
TFTを構成する材料として、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、多結晶シリコンもしくは低温多結晶シリコンが広く使用されている。また、近年、これらシリコン材料の代わりに、有機材料を活性層として使用するTFT(以下、有機TFTと称する。)が注目されている。有機半導体材料としては、比較的キャリア移動度の高い低分子系または高分子系有機材料、たとえば、ペンタセン、ナフタセンまたはポリチオフェン系材料が挙げられる。この種の有機TFTは、プラスチックなどの可撓性フィルム基板上に比較的低温のプロセスで形成することができるので、機械的に柔軟で、軽量且つ薄型のディスプレイを容易に作製することを可能にするものである。また、有機TFTは、印刷工程やロール・ツー・ロール(Roll−to−roll)工程によって比較的低コストで形成可能である。
上記した閾値電圧シフトの現象は、特にアモルファスシリコンTFTや有機TFTにおいて顕著に現れる。有機TFTの閾値電圧シフトについては、たとえば、非特許文献1(S.J.Zilker,C.Detcheverry,E.Cantatore,and D.M.de Leeuw,”Bias stress in organic thin−film transistors and logic gates,”Applied Physics Letters Vol 79(8)pp.1124−1126,August 20,2001)に開示されている。
TFTの閾値電圧シフトを補償するための駆動回路および駆動方法は、たとえば、特許文献1(特表2002−514320号公報)や特許文献2(特開2002−351401号公報)に開示されている。これら文献に記載される駆動回路および駆動方法はいずれも、駆動TFTの閾値電圧シフトを容認しつつ、閾値電圧シフトに関係なく発光素子の発光輝度を一定に制御し得るものである。しかしながら、これら文献の駆動回路でも閾値電圧シフトの発生を抑えることはできないため、閾値電圧シフトによる消費電力の増大を防止できない。また、駆動TFTの閾値電圧が許容範囲を超えてシフトすれば、そのシフトを補償することは難しく、発光輝度のバラツキやTFTの動作不能が起きる。さらに、駆動TFT以外の選択TFTにも閾値電圧シフトが起こるので、選択TFTの閾値電圧シフトが許容範囲を超えてシフトすれば、選択TFTの動作不能が起こる。特に有機TFTの閾値電圧シフトは、低温ポリシリコンTFTや単結晶シリコンTFTのそれと比べると大きいため、有機TFTを使用するアクティブマトリクス型ディスプレイでは、発光素子の発光輝度のバラツキやTFTの動作不能が起きやすいという問題がある。
さらに、TFTの特性ばらつきを解決するため、駆動TFTのソース若しくはドレイン及びキャパシタと、走査線との接続に工夫を行った構成(特許文献3(特開2004−170815号公報)参照)や、α−Siトランジスタの閾値電圧シフトを低減するためのTFTの接続構成(特許文献4(特開2005−004174号公報)参照)について開示されている。
しかしながら、これら文献に開示された駆動回路、方法においては回路構成、動作が複雑であったり、その効果も限定的であるという問題がある。
走査線Wsに選択パルスが印加されると、スイッチとしての選択TFT101がオンになりソースとドレイン間が導通する。このとき、データ線Wdから、選択TFT101のソースとドレイン間を介してデータ電圧が供給され、キャパシタ104に蓄積される。このキャパシタ104に蓄積されたデータ電圧が駆動TFT102のゲートとソース間に印加されるので、駆動TFT102のゲート・ソース間電圧Vgsに応じたドレイン電流Idが流れ、OEL100に供給されることとなる。
しかしながら、アルモファスシリコン或いは有機半導体等を用いたTFTは、ゲートに電圧を印加し続けると閾値電圧Vthがシフトする現象、すなわちゲートストレスと呼ばれる現象があることが知られている(例えば、非特許文献1参照)。この現象をPチャネルTFTを例に説明する。
図2にゲートストレスによる閾値電圧Vthのシフトの様子を示す。PチャネルTFTの場合には、ゲート・ソース間電圧を負極性(すなわち、Vgs<0)にして印加し続けると、ゲートストレスによって時間経過と共にId−Vgs特性は、図2に示すようにマイナス方向に(曲線120Aから曲線120Bへ)変化し、これにより、閾値電圧VthがVth1からVth2にシフトしていく。なお、図2においては、理解の容易さのため、Vgsを正の値(Vgs>0)として示している。
このTFTの特性変化において、ゲート・ソース間電圧Vgsを0V若しくは正極性にして印加し続けることによって元の閾値電圧Vthに復帰する。逆に、Vgsを正極性にして印加し続けると、時間経過と共に閾値電圧Vthはプラス方向にシフトし、その後、Vgsを0V若しくは負極性にして印加し続けることによって元の閾値電圧Vthに復帰する。シフト量は、ゲート・ソース間電圧Vgsの絶対値及び印加時間が大きいほど大きくなる。このような特性を示すTFTを有機EL素子の駆動に用いると、表示中に徐々に閾値電圧Vthがシフトしていくことになる。閾値電圧シフトは、OELの発光輝度の低下やTFTの動作不能を引き起こすという問題がある。
TFTを構成する材料として、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、多結晶シリコンもしくは低温多結晶シリコンが広く使用されている。また、近年、これらシリコン材料の代わりに、有機材料を活性層として使用するTFT(以下、有機TFTと称する。)が注目されている。有機半導体材料としては、比較的キャリア移動度の高い低分子系または高分子系有機材料、たとえば、ペンタセン、ナフタセンまたはポリチオフェン系材料が挙げられる。この種の有機TFTは、プラスチックなどの可撓性フィルム基板上に比較的低温のプロセスで形成することができるので、機械的に柔軟で、軽量且つ薄型のディスプレイを容易に作製することを可能にするものである。また、有機TFTは、印刷工程やロール・ツー・ロール(Roll−to−roll)工程によって比較的低コストで形成可能である。
上記した閾値電圧シフトの現象は、特にアモルファスシリコンTFTや有機TFTにおいて顕著に現れる。有機TFTの閾値電圧シフトについては、たとえば、非特許文献1(S.J.Zilker,C.Detcheverry,E.Cantatore,and D.M.de Leeuw,”Bias stress in organic thin−film transistors and logic gates,”Applied Physics Letters Vol 79(8)pp.1124−1126,August 20,2001)に開示されている。
TFTの閾値電圧シフトを補償するための駆動回路および駆動方法は、たとえば、特許文献1(特表2002−514320号公報)や特許文献2(特開2002−351401号公報)に開示されている。これら文献に記載される駆動回路および駆動方法はいずれも、駆動TFTの閾値電圧シフトを容認しつつ、閾値電圧シフトに関係なく発光素子の発光輝度を一定に制御し得るものである。しかしながら、これら文献の駆動回路でも閾値電圧シフトの発生を抑えることはできないため、閾値電圧シフトによる消費電力の増大を防止できない。また、駆動TFTの閾値電圧が許容範囲を超えてシフトすれば、そのシフトを補償することは難しく、発光輝度のバラツキやTFTの動作不能が起きる。さらに、駆動TFT以外の選択TFTにも閾値電圧シフトが起こるので、選択TFTの閾値電圧シフトが許容範囲を超えてシフトすれば、選択TFTの動作不能が起こる。特に有機TFTの閾値電圧シフトは、低温ポリシリコンTFTや単結晶シリコンTFTのそれと比べると大きいため、有機TFTを使用するアクティブマトリクス型ディスプレイでは、発光素子の発光輝度のバラツキやTFTの動作不能が起きやすいという問題がある。
さらに、TFTの特性ばらつきを解決するため、駆動TFTのソース若しくはドレイン及びキャパシタと、走査線との接続に工夫を行った構成(特許文献3(特開2004−170815号公報)参照)や、α−Siトランジスタの閾値電圧シフトを低減するためのTFTの接続構成(特許文献4(特開2005−004174号公報)参照)について開示されている。
しかしながら、これら文献に開示された駆動回路、方法においては回路構成、動作が複雑であったり、その効果も限定的であるという問題がある。
本発明が解決しようとする課題には、上記の欠点が一例として挙げられる。本発明は、アクティブマトリクス駆動方式において使用されるトランジスタ、特にアモルファスシリコンや有機半導体トランジスタの特性を改善し得る表示装置を提供することを目的とする。また、トランジスタの閾値特性のばらつきを解決し、低消費電力で、表示品質が高く、かつ簡便な回路構成及び動作を有する表示装置を提供する。
請求項1に記載の発明は、各々が発光素子、データ信号を保持するキャパシタ及び上記発光素子を該保持されたデータ信号に基づいて駆動する駆動トランジスタを有する複数の画素部からなるアクティブマトリクス型の表示パネルと、表示パネルの各走査線を順次走査する走査駆動部と、走査駆動部による走査に応じてデータ信号を上記画素部に供給するデータ駆動部と、発光素子を駆動する電圧を発光素子に供給する電源と、を有する表示装置であって、
上記複数の画素部の各々に設けられ、第1の端子が上記駆動トランジスタの制御電極に接続されるとともに第2の端子に印加される電圧の大きさに応じてターンオンして上記印加電圧を上記制御電極に供給する二端子スイッチング素子と、上記第2の端子への印加電圧を調整して駆動トランジスタに逆バイアス電圧を印加する逆バイアス電圧印加部と、を有することを特徴としている。
請求項11に記載の発明は、各々が発光素子、データ信号を保持するキャパシタ及び上記発光素子を該保持されたデータ信号に基づいて駆動する駆動トランジスタを有する複数の画素部からなるアクティブマトリクス型の表示パネルと、表示パネルの各走査線を線順次走査する走査駆動部と、走査駆動部による走査に応じて上記データ信号を画素部に供給するデータ駆動部と、を有する表示装置であって、
上記複数の画素部の各々に設けられ、第1の端子が駆動トランジスタの制御電極に接続されるとともに第2の端子が上記走査駆動部による1走査前の走査線に接続され、上記第2の端子に印加される走査電圧の大きさに応じてターンオンして上記走査電圧を上記制御電極に供給する二端子スイッチング素子を有し、走査駆動部は上記駆動トランジスタを逆バイアス状態にし得る大きさのバイアス電圧を有する走査パルス信号により線順次走査をなすことを特徴としている。
請求項1に記載の発明は、各々が発光素子、データ信号を保持するキャパシタ及び上記発光素子を該保持されたデータ信号に基づいて駆動する駆動トランジスタを有する複数の画素部からなるアクティブマトリクス型の表示パネルと、表示パネルの各走査線を順次走査する走査駆動部と、走査駆動部による走査に応じてデータ信号を上記画素部に供給するデータ駆動部と、発光素子を駆動する電圧を発光素子に供給する電源と、を有する表示装置であって、
上記複数の画素部の各々に設けられ、第1の端子が上記駆動トランジスタの制御電極に接続されるとともに第2の端子に印加される電圧の大きさに応じてターンオンして上記印加電圧を上記制御電極に供給する二端子スイッチング素子と、上記第2の端子への印加電圧を調整して駆動トランジスタに逆バイアス電圧を印加する逆バイアス電圧印加部と、を有することを特徴としている。
請求項11に記載の発明は、各々が発光素子、データ信号を保持するキャパシタ及び上記発光素子を該保持されたデータ信号に基づいて駆動する駆動トランジスタを有する複数の画素部からなるアクティブマトリクス型の表示パネルと、表示パネルの各走査線を線順次走査する走査駆動部と、走査駆動部による走査に応じて上記データ信号を画素部に供給するデータ駆動部と、を有する表示装置であって、
上記複数の画素部の各々に設けられ、第1の端子が駆動トランジスタの制御電極に接続されるとともに第2の端子が上記走査駆動部による1走査前の走査線に接続され、上記第2の端子に印加される走査電圧の大きさに応じてターンオンして上記走査電圧を上記制御電極に供給する二端子スイッチング素子を有し、走査駆動部は上記駆動トランジスタを逆バイアス状態にし得る大きさのバイアス電圧を有する走査パルス信号により線順次走査をなすことを特徴としている。
図1は、従来の発光素子駆動回路の等価回路の一例を示す図である。
図2は、ゲートストレスによる閾値電圧Vthのシフトの様子を示す図である。
図3は、本発明の実施例1であるアクティブマトリクス表示パネルを用いた表示装置のブロック図である。
図4は、表示パネルの複数の画素部のうち、データ線Xi及び走査線Yjに関連する画素部PLj,iについて示す図である。
図5は、表示パネルの各走査線Y1〜Ynに印加される走査パルス及びバイアスラインW1〜Wnに印加されるダイオード駆動電圧Vwについての印加タイミングを模式的に示すタイミングチャートである。
図6は、走査線Yj上の画素部PLj,iに印加される走査パルス、データ信号、ダイオード駆動電圧及び駆動TFTのゲート電圧を示す図である。
図7は、本発明の実施例2に係るアクティブマトリクス表示パネルを用いた表示装置を示すブロック図である。
図8は、図7に示す表示装置の各走査線Y1〜Ynに印加される走査パルス、電源電圧、ダイオード駆動電圧Vwについての印加タイミング、及び駆動TFTのゲート電圧を模式的に示すタイミングチャートである。
図9は、本発明の実施例3に係るアクティブマトリクス表示パネルを用いた表示装置を示すブロック図である。
図10は、実施例3の表示パネルにおける画素部PLj−1,i及びPLj,iの回路構成を模式的に示す図である。
図11は、表示パネルの各走査線Yjに印加される走査パルス、及び各走査線Yjに対して供給される1ライン前の走査パルスの印加タイミングを模式的に示すタイミングチャートである。
図12は、各画素部PLj,iへの走査パルス信号、データ電圧信号、ダイオード駆動電圧VSj、及び駆動TFTのゲート電圧について模式的に示すタイミングチャートである。
図2は、ゲートストレスによる閾値電圧Vthのシフトの様子を示す図である。
図3は、本発明の実施例1であるアクティブマトリクス表示パネルを用いた表示装置のブロック図である。
図4は、表示パネルの複数の画素部のうち、データ線Xi及び走査線Yjに関連する画素部PLj,iについて示す図である。
図5は、表示パネルの各走査線Y1〜Ynに印加される走査パルス及びバイアスラインW1〜Wnに印加されるダイオード駆動電圧Vwについての印加タイミングを模式的に示すタイミングチャートである。
図6は、走査線Yj上の画素部PLj,iに印加される走査パルス、データ信号、ダイオード駆動電圧及び駆動TFTのゲート電圧を示す図である。
図7は、本発明の実施例2に係るアクティブマトリクス表示パネルを用いた表示装置を示すブロック図である。
図8は、図7に示す表示装置の各走査線Y1〜Ynに印加される走査パルス、電源電圧、ダイオード駆動電圧Vwについての印加タイミング、及び駆動TFTのゲート電圧を模式的に示すタイミングチャートである。
図9は、本発明の実施例3に係るアクティブマトリクス表示パネルを用いた表示装置を示すブロック図である。
図10は、実施例3の表示パネルにおける画素部PLj−1,i及びPLj,iの回路構成を模式的に示す図である。
図11は、表示パネルの各走査線Yjに印加される走査パルス、及び各走査線Yjに対して供給される1ライン前の走査パルスの印加タイミングを模式的に示すタイミングチャートである。
図12は、各画素部PLj,iへの走査パルス信号、データ電圧信号、ダイオード駆動電圧VSj、及び駆動TFTのゲート電圧について模式的に示すタイミングチャートである。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する図において、実質的に同等な部分には同一の参照符を付している。
図3は本発明によるアクティブマトリクス表示パネルを用いた表示装置10Aを示している。この表示装置10Aは、表示パネル11、走査ドライバ12、データドライバ13、バイアス印加回路14、コントローラ15、及び発光素子駆動電源(以下、単に電源ともいう。)16を備えている。
表示パネル11は、m×n個(m,nは2以上の整数)の画素からなるアクティブマトリクス型のものであり、各々が平行に配置された複数のデータ線X1〜Xm(Xi:i=1〜m)と、複数の走査線Y1〜Yn(Yj:j=1〜n)と、複数の画素部PL1,1〜PLn,mを有している。画素部PL1,1〜PLn,mは、データ線X1〜Xmと走査線Y1〜Ynとの交差部分に配置され、全て同一の構成を有する。また、画素部PL1,1〜PLm,nは電源線Zに接続されている。電源線Zには電源16から発光素子駆動電圧(Va)が供給される。
さらに、走査線Y1〜Ynの各々に対応する接続線(バイアスライン)W1〜Wnが設けられている。後に詳述するように、当該バイアスラインW1〜Wnにはバイアス印加回路14からバイアスラインごとに所定のタイミングで所定の大きさの印加電圧が供給される。
図4は、表示パネル11の複数の画素部のうち、データ線Xi(i=1,2,..,m)及び走査線Yj(j=1,2,..,n)に関連する画素部PLj,iについて示している。より具体的には、2つの選択トランジスタ21及び駆動トランジスタ22と、データ保持キャパシタCs24と、発光素子25と、バイアス印加用のトランジスタ27と、が備えられている。なお、本実施例においては、発光素子25として有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子(OEL)を用い、トランジスタ21,22としてPチャネルTFT(薄膜トランジスタ)を,トランジスタ27としてNチャネルTFTを用いた場合を例に説明する。なお、トランジスタ21,22,27の導電型はこれらに限定されず適宜選択することができる。また、有機材料を用いた発光素子、トランジスタに限らず、アモルファス・シリコン(α−Si)その他の半導体をベースとする発光素子、バイポーラトランジスタその他のトランジスタを用いることもできる。各種信号や電源電圧、例えば走査信号、データ信号及びバイアス電圧、発光素子駆動電圧等の極性、及び大きさは、用いられるトランジスタ、発光素子の材料、導電型に応じて適宜選択すればよい。
選択TFT(第1のトランジスタT1)21のゲートは走査線Yj(j=1〜n)に接続され、そのソースはデータ線Xiに接続されている。選択TFT21のドレインには駆動TFT(第2のトランジスタT2)22のゲート(制御電極)が接続されている。駆動TFT22のソースは電源線Zに接続され、電源16から電源電圧(正電圧Va)が供給される。駆動TFT22のドレインは有機EL素子(OEL)25のアノードに接続されている。EL素子25のカソードは接地されている。
データ保持キャパシタ(Cs)24の一端は駆動TFT22のゲート(及び選択TFT21のドレイン)に接続され、他端は駆動TFT22のソース(及び電源線Z)に接続されている。
本実施例においては、さらにバイアス電圧印加のためのスイッチングを行うスイッチング素子として第3のトランジスタ(T3)27が設けられている。当該スイッチングトランジスタ27はダイオード接続構成をなしている。より詳細には、スイッチングトランジスタ27のソースは、駆動TFT22のゲートに接続されている。すなわち、二端子スイッチング素子の第1の端子(電極E1)として機能する。また、スイッチングトランジスタ27のドレイン及びゲートは互いに接続されている。すなわち、スイッチングトランジスタ27のドレイン及びゲートは二端子スイッチング素子の第2の端子(電極E2)として機能する。すなわち、スイッチングトランジスタ27は、第2の端子(電極E2)に正の電圧を印加した場合が順方向であるように接続されている。
なお、スイッチング素子としてトランジスタの代わりにダイオードを用いることもできる。スイッチングトランジスタ27のドレイン及びゲートにはバイアスラインWjを介してバイアス印加回路14から印加電圧が供給されるように構成されている。当該印加電圧は、駆動TFT22を逆バイアス状態とするための電圧であり、以下においては、当該印加電圧をダイオード駆動電圧(Vw)と称する。
表示パネル11の走査線Y1〜Ynは走査ドライバ12に接続され、またデータ線X1〜Xmはデータドライバ13に接続されている。コントローラ15は、入力される映像信号に応じて表示パネル11の表示制御を行うための走査制御信号及びデータ制御信号を生成する。走査制御信号は走査ドライバ12に供給され、データ制御信号はデータドライバ13に供給される。
走査ドライバ12は、コントローラ15から送出された走査制御信号に応じて表示用走査パルスを所定のタイミングで走査線Y1〜Ynに供給し、線順次走査がなされる。
データドライバ13は、コントローラ15から送出されたデータ制御信号に応じて走査パルスが供給される走査線上に位置する画素部の各々に対する画素データ信号をデータ線X1〜Xmを介して画素部(選択画素部)に供給する。非発光の画素部に対してはEL素子を発光させることがないレベルの画素データ信号を供給する。
コントローラ15は表示装置10A全体の制御、すなわち走査ドライバ12、データドライバ13、バイアス印加回路14、及び発光素子駆動電源16の制御を行う。
図5は、表示パネル11の各走査線Y1〜Ynに印加される走査パルス及びバイアスラインW1〜Wnに印加されるダイオード駆動電圧Vwについての印加タイミングを模式的に示すタイミングチャートである。
入力画像信号の各フレームにおいて、第1〜第n走査線(Y1〜Yn)には走査パルスSPが順次印加され、線順次走査が行われる。1フレームについての走査期間がアドレス期間(Tadr)である。そして、当該線順次走査に対応して画素ごとの発光輝度を示すデータ信号DPがデータ線X1〜Xmを介して印加され(図示しない)、表示パネル11の画像表示制御がなされる。
より具体的には、バイアスラインWj(j=1〜n)には、表示動作時にスイッチングトランジスタ27に印加されるダイオード駆動電圧Vw=V1(以下、第1のダイオード駆動電圧、又は第1の電圧という。)が供給されている。当該第1のダイオード駆動電圧は、スイッチングトランジスタ27がターンオンしない(スイッチングトランジスタ27がOFFである)電圧が設定される。より詳細には、当該表示動作時に印加されるダイオード駆動電圧V1は、データ信号電圧(Vdata)が駆動TFT22のゲートに印加された際に駆動TFT22が発光素子(有機EL素子25)を発光駆動させ得る大きさの所定の電圧が設定される。
走査線Yj(j=1〜n)への走査パルスSPの印加の開始時点から所定時間(Td)経過後にバイアス印加回路14からバイアスラインWj(j=1〜n)を介してダイオード駆動電圧(Vw)が第1の電圧から、第2のダイオード駆動電圧(以下、単に、第2の電圧ともいう。)V2に増加される(すなわち、Vw=V2>V1)。かかる第2のダイオード駆動電圧V2の印加により有機EL素子25の発光は停止される。従って、後に詳述するように、当該所定時間(Td)が有機EL素子25の発光期間に対応する。
次に、各画素部のダイオード駆動電圧Vw、駆動TFT22のゲート電圧及びゲート・ソース間電圧について図6を参照して詳細に説明する。なお、図6においては、一般的にj番目の走査線Yj(j=1〜n)について説明する。
画素部PLj,iの走査線Yjに走査パルスSPが印加されて走査線Yjが選択されると、選択TFT21が導通し、データドライバ13からの画素データ信号パルスDP(データ電圧Vdata)が選択TFT21を介して駆動TFT22のゲートに供給される。キャパシタ(Cs)24の一方の電極には電源電圧Va(>0)が供給されているので、キャパシタ24には電圧Va−Vdataに対応する電荷が蓄積され、当該電荷に対応する電圧(保持電圧と称する。)が保持される。そして、当該保持電圧によって駆動TFT22の制御電極であるゲートが制御される。より具体的には、駆動TFT22にはゲート・ソース間電圧Vgs(=Vdata−Va<0)に応じたドレイン電流が流れる。従って、画素データ信号(データ電圧Vdata)に応じて発光素子(OEL)25は駆動され、発光する。
走査パルスSPの印加の開始から所定時間(Td)経過後に、バイアスラインWjへの印加電圧が変化され、ダイオード駆動電圧VwはVw=V2になる。当該第2のダイオード駆動電圧V2は、スイッチングトランジスタ27がターンオンする電圧が設定される。スイッチングトランジスタ27のターンオンにより、駆動TFT22のゲート電圧VgはVdataからV2−Vfに変化する。ここで、Vfはスイッチングトランジスタ27の順方向の電圧降下である。このとき駆動TFT22のゲート電圧Vg=V2−Vfが駆動TFT22のソース電圧Vs=Vaを超える(すなわち、V2−Vf>Va)ように設定することによって、駆動TFT22のゲート・ソース間電圧Vgsは、Vgs=(V2−Vf)−Va>0となり、逆バイアス電圧(Vr=(V2−Vf)−Va)を印加することができる。このように、駆動TFT22のゲート電圧Vgが駆動TFT22のソース電圧Vsを超えるようにバイアスライン(すなわち、スイッチングトランジスタ27の電極E2)にダイオード駆動電圧Vwを印加することで駆動TFT22を逆バイアスの状態にすることができ、駆動TFT22の閾値電圧(Vth)シフトの低減、ゲートストレスの緩和に有効である。
あるいは、駆動TFT22のゲート電圧Vg=V2−Vfが駆動TFT22のソース電圧Vs=Vaと同じ(すなわち、V2−Vf=Va)になるように設定することによって、ゲート・ソース間電圧を0V(Vr=0)とすることができる。このように駆動TFT22のゲート電圧Vgを駆動TFT22のソース電圧Vsと等しくすることによってもTFTの閾値電圧(Vth)シフトを低減することができる。
上記した逆バイアス電圧(Vr>0又はVr=0)の印加期間(Tr)は、任意に設定することができる。
本実施例においては、走査ラインごとにダイオード駆動電圧Vwを変化させ得るので、走査ラインごとに駆動TFT22に逆バイアス電圧Vrを印加するタイミングを調整することができる。例えば、駆動TFT22に逆バイアス電圧Vrが印加されている期間は発光素子(OEL)25は発光しないので、走査パルスSPの印加開始からダイオード駆動電圧Vw=V2の印加までの期間(Td)を各走査ラインで同一とすれば、各走査ラインごとの発光期間(Td)を同一にすることができる。あるいは、当該期間(Td)を走査ラインごとに異なる期間(すなわち、Td1,Td2,...,Tdn)とすることによって走査ラインごとの発光期間を異ならせる等により、発光期間の制御を行うことも可能である。
かかる発光期間の制御によって、表示パネル11全体の輝度調整を行うことが可能である。また、かかる発光期間の制御をサブフィールド期間の設定に用い、階調制御に利用することも可能である。例えば、コントローラ15は、入力映像信号あるいはユーザの輝度指定信号に基づいて表示パネル11の輝度に対応する発光期間(Td)を定め、逆バイアス電圧Vrの印加タイミングを制御すればよい。または、サブフィールド法による表示制御を行う場合には、所望のサブフィールド期間を定め、階調制御を行うよう制御すればよい。
さらに、当該期間Tdが各フレームにおけるアドレス期間より長い場合(Tadr<Td)を例示(図5)したが、当該期間Tdをアドレス期間よりも短い期間(Tadr>Td、又はTadr=Td)に設定することも可能である。さらに、逆バイアス電圧(Vr>0)の印加期間(Tr)も、各走査ラインごとに任意に設定することが可能である。
表示パネル11は、m×n個(m,nは2以上の整数)の画素からなるアクティブマトリクス型のものであり、各々が平行に配置された複数のデータ線X1〜Xm(Xi:i=1〜m)と、複数の走査線Y1〜Yn(Yj:j=1〜n)と、複数の画素部PL1,1〜PLn,mを有している。画素部PL1,1〜PLn,mは、データ線X1〜Xmと走査線Y1〜Ynとの交差部分に配置され、全て同一の構成を有する。また、画素部PL1,1〜PLm,nは電源線Zに接続されている。電源線Zには電源16から発光素子駆動電圧(Va)が供給される。
さらに、走査線Y1〜Ynの各々に対応する接続線(バイアスライン)W1〜Wnが設けられている。後に詳述するように、当該バイアスラインW1〜Wnにはバイアス印加回路14からバイアスラインごとに所定のタイミングで所定の大きさの印加電圧が供給される。
図4は、表示パネル11の複数の画素部のうち、データ線Xi(i=1,2,..,m)及び走査線Yj(j=1,2,..,n)に関連する画素部PLj,iについて示している。より具体的には、2つの選択トランジスタ21及び駆動トランジスタ22と、データ保持キャパシタCs24と、発光素子25と、バイアス印加用のトランジスタ27と、が備えられている。なお、本実施例においては、発光素子25として有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子(OEL)を用い、トランジスタ21,22としてPチャネルTFT(薄膜トランジスタ)を,トランジスタ27としてNチャネルTFTを用いた場合を例に説明する。なお、トランジスタ21,22,27の導電型はこれらに限定されず適宜選択することができる。また、有機材料を用いた発光素子、トランジスタに限らず、アモルファス・シリコン(α−Si)その他の半導体をベースとする発光素子、バイポーラトランジスタその他のトランジスタを用いることもできる。各種信号や電源電圧、例えば走査信号、データ信号及びバイアス電圧、発光素子駆動電圧等の極性、及び大きさは、用いられるトランジスタ、発光素子の材料、導電型に応じて適宜選択すればよい。
選択TFT(第1のトランジスタT1)21のゲートは走査線Yj(j=1〜n)に接続され、そのソースはデータ線Xiに接続されている。選択TFT21のドレインには駆動TFT(第2のトランジスタT2)22のゲート(制御電極)が接続されている。駆動TFT22のソースは電源線Zに接続され、電源16から電源電圧(正電圧Va)が供給される。駆動TFT22のドレインは有機EL素子(OEL)25のアノードに接続されている。EL素子25のカソードは接地されている。
データ保持キャパシタ(Cs)24の一端は駆動TFT22のゲート(及び選択TFT21のドレイン)に接続され、他端は駆動TFT22のソース(及び電源線Z)に接続されている。
本実施例においては、さらにバイアス電圧印加のためのスイッチングを行うスイッチング素子として第3のトランジスタ(T3)27が設けられている。当該スイッチングトランジスタ27はダイオード接続構成をなしている。より詳細には、スイッチングトランジスタ27のソースは、駆動TFT22のゲートに接続されている。すなわち、二端子スイッチング素子の第1の端子(電極E1)として機能する。また、スイッチングトランジスタ27のドレイン及びゲートは互いに接続されている。すなわち、スイッチングトランジスタ27のドレイン及びゲートは二端子スイッチング素子の第2の端子(電極E2)として機能する。すなわち、スイッチングトランジスタ27は、第2の端子(電極E2)に正の電圧を印加した場合が順方向であるように接続されている。
なお、スイッチング素子としてトランジスタの代わりにダイオードを用いることもできる。スイッチングトランジスタ27のドレイン及びゲートにはバイアスラインWjを介してバイアス印加回路14から印加電圧が供給されるように構成されている。当該印加電圧は、駆動TFT22を逆バイアス状態とするための電圧であり、以下においては、当該印加電圧をダイオード駆動電圧(Vw)と称する。
表示パネル11の走査線Y1〜Ynは走査ドライバ12に接続され、またデータ線X1〜Xmはデータドライバ13に接続されている。コントローラ15は、入力される映像信号に応じて表示パネル11の表示制御を行うための走査制御信号及びデータ制御信号を生成する。走査制御信号は走査ドライバ12に供給され、データ制御信号はデータドライバ13に供給される。
走査ドライバ12は、コントローラ15から送出された走査制御信号に応じて表示用走査パルスを所定のタイミングで走査線Y1〜Ynに供給し、線順次走査がなされる。
データドライバ13は、コントローラ15から送出されたデータ制御信号に応じて走査パルスが供給される走査線上に位置する画素部の各々に対する画素データ信号をデータ線X1〜Xmを介して画素部(選択画素部)に供給する。非発光の画素部に対してはEL素子を発光させることがないレベルの画素データ信号を供給する。
コントローラ15は表示装置10A全体の制御、すなわち走査ドライバ12、データドライバ13、バイアス印加回路14、及び発光素子駆動電源16の制御を行う。
図5は、表示パネル11の各走査線Y1〜Ynに印加される走査パルス及びバイアスラインW1〜Wnに印加されるダイオード駆動電圧Vwについての印加タイミングを模式的に示すタイミングチャートである。
入力画像信号の各フレームにおいて、第1〜第n走査線(Y1〜Yn)には走査パルスSPが順次印加され、線順次走査が行われる。1フレームについての走査期間がアドレス期間(Tadr)である。そして、当該線順次走査に対応して画素ごとの発光輝度を示すデータ信号DPがデータ線X1〜Xmを介して印加され(図示しない)、表示パネル11の画像表示制御がなされる。
より具体的には、バイアスラインWj(j=1〜n)には、表示動作時にスイッチングトランジスタ27に印加されるダイオード駆動電圧Vw=V1(以下、第1のダイオード駆動電圧、又は第1の電圧という。)が供給されている。当該第1のダイオード駆動電圧は、スイッチングトランジスタ27がターンオンしない(スイッチングトランジスタ27がOFFである)電圧が設定される。より詳細には、当該表示動作時に印加されるダイオード駆動電圧V1は、データ信号電圧(Vdata)が駆動TFT22のゲートに印加された際に駆動TFT22が発光素子(有機EL素子25)を発光駆動させ得る大きさの所定の電圧が設定される。
走査線Yj(j=1〜n)への走査パルスSPの印加の開始時点から所定時間(Td)経過後にバイアス印加回路14からバイアスラインWj(j=1〜n)を介してダイオード駆動電圧(Vw)が第1の電圧から、第2のダイオード駆動電圧(以下、単に、第2の電圧ともいう。)V2に増加される(すなわち、Vw=V2>V1)。かかる第2のダイオード駆動電圧V2の印加により有機EL素子25の発光は停止される。従って、後に詳述するように、当該所定時間(Td)が有機EL素子25の発光期間に対応する。
次に、各画素部のダイオード駆動電圧Vw、駆動TFT22のゲート電圧及びゲート・ソース間電圧について図6を参照して詳細に説明する。なお、図6においては、一般的にj番目の走査線Yj(j=1〜n)について説明する。
画素部PLj,iの走査線Yjに走査パルスSPが印加されて走査線Yjが選択されると、選択TFT21が導通し、データドライバ13からの画素データ信号パルスDP(データ電圧Vdata)が選択TFT21を介して駆動TFT22のゲートに供給される。キャパシタ(Cs)24の一方の電極には電源電圧Va(>0)が供給されているので、キャパシタ24には電圧Va−Vdataに対応する電荷が蓄積され、当該電荷に対応する電圧(保持電圧と称する。)が保持される。そして、当該保持電圧によって駆動TFT22の制御電極であるゲートが制御される。より具体的には、駆動TFT22にはゲート・ソース間電圧Vgs(=Vdata−Va<0)に応じたドレイン電流が流れる。従って、画素データ信号(データ電圧Vdata)に応じて発光素子(OEL)25は駆動され、発光する。
走査パルスSPの印加の開始から所定時間(Td)経過後に、バイアスラインWjへの印加電圧が変化され、ダイオード駆動電圧VwはVw=V2になる。当該第2のダイオード駆動電圧V2は、スイッチングトランジスタ27がターンオンする電圧が設定される。スイッチングトランジスタ27のターンオンにより、駆動TFT22のゲート電圧VgはVdataからV2−Vfに変化する。ここで、Vfはスイッチングトランジスタ27の順方向の電圧降下である。このとき駆動TFT22のゲート電圧Vg=V2−Vfが駆動TFT22のソース電圧Vs=Vaを超える(すなわち、V2−Vf>Va)ように設定することによって、駆動TFT22のゲート・ソース間電圧Vgsは、Vgs=(V2−Vf)−Va>0となり、逆バイアス電圧(Vr=(V2−Vf)−Va)を印加することができる。このように、駆動TFT22のゲート電圧Vgが駆動TFT22のソース電圧Vsを超えるようにバイアスライン(すなわち、スイッチングトランジスタ27の電極E2)にダイオード駆動電圧Vwを印加することで駆動TFT22を逆バイアスの状態にすることができ、駆動TFT22の閾値電圧(Vth)シフトの低減、ゲートストレスの緩和に有効である。
あるいは、駆動TFT22のゲート電圧Vg=V2−Vfが駆動TFT22のソース電圧Vs=Vaと同じ(すなわち、V2−Vf=Va)になるように設定することによって、ゲート・ソース間電圧を0V(Vr=0)とすることができる。このように駆動TFT22のゲート電圧Vgを駆動TFT22のソース電圧Vsと等しくすることによってもTFTの閾値電圧(Vth)シフトを低減することができる。
上記した逆バイアス電圧(Vr>0又はVr=0)の印加期間(Tr)は、任意に設定することができる。
本実施例においては、走査ラインごとにダイオード駆動電圧Vwを変化させ得るので、走査ラインごとに駆動TFT22に逆バイアス電圧Vrを印加するタイミングを調整することができる。例えば、駆動TFT22に逆バイアス電圧Vrが印加されている期間は発光素子(OEL)25は発光しないので、走査パルスSPの印加開始からダイオード駆動電圧Vw=V2の印加までの期間(Td)を各走査ラインで同一とすれば、各走査ラインごとの発光期間(Td)を同一にすることができる。あるいは、当該期間(Td)を走査ラインごとに異なる期間(すなわち、Td1,Td2,...,Tdn)とすることによって走査ラインごとの発光期間を異ならせる等により、発光期間の制御を行うことも可能である。
かかる発光期間の制御によって、表示パネル11全体の輝度調整を行うことが可能である。また、かかる発光期間の制御をサブフィールド期間の設定に用い、階調制御に利用することも可能である。例えば、コントローラ15は、入力映像信号あるいはユーザの輝度指定信号に基づいて表示パネル11の輝度に対応する発光期間(Td)を定め、逆バイアス電圧Vrの印加タイミングを制御すればよい。または、サブフィールド法による表示制御を行う場合には、所望のサブフィールド期間を定め、階調制御を行うよう制御すればよい。
さらに、当該期間Tdが各フレームにおけるアドレス期間より長い場合(Tadr<Td)を例示(図5)したが、当該期間Tdをアドレス期間よりも短い期間(Tadr>Td、又はTadr=Td)に設定することも可能である。さらに、逆バイアス電圧(Vr>0)の印加期間(Tr)も、各走査ラインごとに任意に設定することが可能である。
図7は本発明によるアクティブマトリクス表示パネルを用いた表示装置10Bを示している。
図7に示すように、本実施例において、全ての画素部PL1,1〜PLn,m)スイッチングトランジスタ27の電極E2はバイアスラインWを介してバイアス印加回路14に接続されている。すなわち、バイアスラインWは表示パネル11の全ての画素部PL1,1〜PLn,mのスイッチングトランジスタ27に共通の接続線として構成されている。表示パネル11のスイッチングトランジスタ27は全てバイアス印加回路14から同一のダイオード駆動電圧(Vw)が印加されるように接続されている。発光素子の駆動電源16の出力電圧(電源電圧)はコントローラ15によって制御される。
図8は、表示パネル11の各走査線Y1〜Ynに印加される走査パルスSP、電源ラインZを介して発光素子(OEL)25に供給される電源電圧、バイアスラインWに印加されるダイオード駆動電圧Vw、及びゲート電圧Vgを模式的に示すタイミングチャートである。
入力画像信号の各フレームにおいて、第1〜第n走査線(Y1〜Yn)には走査パルスSPが順次印加され、線順次走査が行われる。1フレームの走査について要する期間がアドレス期間(Tadr)である。なお、当該線順次走査に対応して画素ごとの発光輝度を示すデータ信号DP(電圧Vdata)がデータ線X1〜Xmを介して印加され(図示しない)、表示パネル11の画像表示制御がなされる点は上記した実施例1と同様である。すなわち、当該アドレス期間(Tadr)において各画素にデータが書き込まれることになる(データ書込期間)。
本実施例においては、当該アドレス期間(データ書込期間)において、全ての画素の発光素子25に供給される電源電圧(Va)は、発光素子25が発光しない低電圧(Va0)に保持されている。これは、後述するように、本実施例においては、全ての画素のスイッチングトランジスタ27に同時に逆バイアス電圧を印加するため、データ書き込み後に全ての画素の発光素子25が一斉に発光するように制御するためである。電源電圧(Va)は、アドレス期間終了後に当該低電圧(Va0)から発光素子25を発光させるための高電圧(Va1)に切り替えられる。かかる電源電圧(Va)の切替えは、上記したようにコントローラ15の制御によってなされる。
また、バイアスラインWには、表示動作時にスイッチングトランジスタ27に印加されるダイオード駆動電圧Vw=V1(第1のダイオード駆動電圧)が供給されている。当該第1のダイオード駆動電圧は、スイッチングトランジスタ27がオフ(OFF)となる電圧が設定される。より詳細には、当該第1のダイオード駆動電圧V1は、電源電圧(Va)が発光素子25を発光させ得る高電圧(Va1)に設定され、データ信号電圧(Vdata)が駆動TFT22のゲートに印加された際に駆動TFT22が発光素子25を発光させ得る大きさの所定の電圧が設定される。
本実施例においては、第1〜第n走査線(Y1〜Yn)の走査(アドレス期間:Tadr)が終了してから所定時間(Td)経過後にバイアスラインWへの印加電圧が変化される。すなわち、バイアス印加回路14からバイアスラインWを介してスイッチングトランジスタ27の電極E2に、第2のダイオード駆動電圧Vw=V2が印加される。つまり、全ての画素部のスイッチングトランジスタ27に第2のダイオード駆動電圧V2が同時に印加される。当該第2のダイオード駆動電圧V2は、スイッチングトランジスタ27がターンオンする電圧が設定される。スイッチングトランジスタ27のターンオンにより、駆動TFT22のゲートに接続されている方の電極(E1)の電圧、すなわち、駆動TFT22のゲート電圧VgはVdataからV2−Vfとなる。ここで、Vfはスイッチングトランジスタ27の順方向の電圧降下である。
このとき駆動TFT22のゲート電圧Vg=V2−Vfが駆動TFT22のソース電圧Vs=Vaを超える(すなわち、V2−Vf>Va)ように設定することによって、駆動TFT22のゲート・ソース間電圧Vgsは、Vgs=(V2−Vf)−Va>0となり、駆動TFT22に逆バイアス電圧(Vr=(V2−Vf)−Va)を印加することができる。このように、駆動TFT22のゲート電圧Vgが駆動TFT22のソース電圧Vsを超えるようにバイアスライン(すなわち、スイッチングトランジスタ27の電極E2)にダイオード駆動電圧Vwを印加することで駆動TFT22を逆バイアスの状態にすることができ、駆動TFT22の閾値電圧(Vth)シフトの低減を行うことができる。
あるいは、駆動TFT22のゲート電圧Vg=V2−Vfが駆動TFT22のソース電圧Vs=Vaと同じ(すなわち、V2−Vf=Va)になるように設定することによって、ゲート・ソース間電圧を0V(Vr=0)とすることができる。このように駆動TFT22のゲート電圧Vgを駆動TFT22のソース電圧Vsと等しくすることによってもTFTの閾値電圧(Vth)シフトを低減することができる。
本実施例においては、アドレス期間(Tadr)が終了時から当該第2のダイオード駆動電圧V2の印加によってスイッチングトランジスタ27がターンオンするまでの所定期間(Td)において全ての画素の発光素子25が発光する。従って、当該所定期間(Td)を変化させることによって発光期間の制御を行うことが可能である。かかる発光期間の制御によって、表示パネル11全体の輝度調整を行うことが可能である。
上記した逆バイアス電圧(Vr>0又はVr=0)が印加されている逆バイアス印加期間(Tr)は、任意に設定することができるので、当該逆バイアス印加期間(Tr)を調整することによっても発光期間を制御することができ、表示パネル11全体の輝度調整を行うことが可能である。
例えば、コントローラ15は、入力映像信号あるいはユーザの輝度指定信号に基づいて表示パネル11の輝度に対応する発光期間(Td)及び逆バイアス印加期間(Tr)を定めることによって、TFTの閾値電圧(Vth)シフトの低減を行うとともに表示装置の画面全体の輝度調整を行うことができる。
図7に示すように、本実施例において、全ての画素部PL1,1〜PLn,m)スイッチングトランジスタ27の電極E2はバイアスラインWを介してバイアス印加回路14に接続されている。すなわち、バイアスラインWは表示パネル11の全ての画素部PL1,1〜PLn,mのスイッチングトランジスタ27に共通の接続線として構成されている。表示パネル11のスイッチングトランジスタ27は全てバイアス印加回路14から同一のダイオード駆動電圧(Vw)が印加されるように接続されている。発光素子の駆動電源16の出力電圧(電源電圧)はコントローラ15によって制御される。
図8は、表示パネル11の各走査線Y1〜Ynに印加される走査パルスSP、電源ラインZを介して発光素子(OEL)25に供給される電源電圧、バイアスラインWに印加されるダイオード駆動電圧Vw、及びゲート電圧Vgを模式的に示すタイミングチャートである。
入力画像信号の各フレームにおいて、第1〜第n走査線(Y1〜Yn)には走査パルスSPが順次印加され、線順次走査が行われる。1フレームの走査について要する期間がアドレス期間(Tadr)である。なお、当該線順次走査に対応して画素ごとの発光輝度を示すデータ信号DP(電圧Vdata)がデータ線X1〜Xmを介して印加され(図示しない)、表示パネル11の画像表示制御がなされる点は上記した実施例1と同様である。すなわち、当該アドレス期間(Tadr)において各画素にデータが書き込まれることになる(データ書込期間)。
本実施例においては、当該アドレス期間(データ書込期間)において、全ての画素の発光素子25に供給される電源電圧(Va)は、発光素子25が発光しない低電圧(Va0)に保持されている。これは、後述するように、本実施例においては、全ての画素のスイッチングトランジスタ27に同時に逆バイアス電圧を印加するため、データ書き込み後に全ての画素の発光素子25が一斉に発光するように制御するためである。電源電圧(Va)は、アドレス期間終了後に当該低電圧(Va0)から発光素子25を発光させるための高電圧(Va1)に切り替えられる。かかる電源電圧(Va)の切替えは、上記したようにコントローラ15の制御によってなされる。
また、バイアスラインWには、表示動作時にスイッチングトランジスタ27に印加されるダイオード駆動電圧Vw=V1(第1のダイオード駆動電圧)が供給されている。当該第1のダイオード駆動電圧は、スイッチングトランジスタ27がオフ(OFF)となる電圧が設定される。より詳細には、当該第1のダイオード駆動電圧V1は、電源電圧(Va)が発光素子25を発光させ得る高電圧(Va1)に設定され、データ信号電圧(Vdata)が駆動TFT22のゲートに印加された際に駆動TFT22が発光素子25を発光させ得る大きさの所定の電圧が設定される。
本実施例においては、第1〜第n走査線(Y1〜Yn)の走査(アドレス期間:Tadr)が終了してから所定時間(Td)経過後にバイアスラインWへの印加電圧が変化される。すなわち、バイアス印加回路14からバイアスラインWを介してスイッチングトランジスタ27の電極E2に、第2のダイオード駆動電圧Vw=V2が印加される。つまり、全ての画素部のスイッチングトランジスタ27に第2のダイオード駆動電圧V2が同時に印加される。当該第2のダイオード駆動電圧V2は、スイッチングトランジスタ27がターンオンする電圧が設定される。スイッチングトランジスタ27のターンオンにより、駆動TFT22のゲートに接続されている方の電極(E1)の電圧、すなわち、駆動TFT22のゲート電圧VgはVdataからV2−Vfとなる。ここで、Vfはスイッチングトランジスタ27の順方向の電圧降下である。
このとき駆動TFT22のゲート電圧Vg=V2−Vfが駆動TFT22のソース電圧Vs=Vaを超える(すなわち、V2−Vf>Va)ように設定することによって、駆動TFT22のゲート・ソース間電圧Vgsは、Vgs=(V2−Vf)−Va>0となり、駆動TFT22に逆バイアス電圧(Vr=(V2−Vf)−Va)を印加することができる。このように、駆動TFT22のゲート電圧Vgが駆動TFT22のソース電圧Vsを超えるようにバイアスライン(すなわち、スイッチングトランジスタ27の電極E2)にダイオード駆動電圧Vwを印加することで駆動TFT22を逆バイアスの状態にすることができ、駆動TFT22の閾値電圧(Vth)シフトの低減を行うことができる。
あるいは、駆動TFT22のゲート電圧Vg=V2−Vfが駆動TFT22のソース電圧Vs=Vaと同じ(すなわち、V2−Vf=Va)になるように設定することによって、ゲート・ソース間電圧を0V(Vr=0)とすることができる。このように駆動TFT22のゲート電圧Vgを駆動TFT22のソース電圧Vsと等しくすることによってもTFTの閾値電圧(Vth)シフトを低減することができる。
本実施例においては、アドレス期間(Tadr)が終了時から当該第2のダイオード駆動電圧V2の印加によってスイッチングトランジスタ27がターンオンするまでの所定期間(Td)において全ての画素の発光素子25が発光する。従って、当該所定期間(Td)を変化させることによって発光期間の制御を行うことが可能である。かかる発光期間の制御によって、表示パネル11全体の輝度調整を行うことが可能である。
上記した逆バイアス電圧(Vr>0又はVr=0)が印加されている逆バイアス印加期間(Tr)は、任意に設定することができるので、当該逆バイアス印加期間(Tr)を調整することによっても発光期間を制御することができ、表示パネル11全体の輝度調整を行うことが可能である。
例えば、コントローラ15は、入力映像信号あるいはユーザの輝度指定信号に基づいて表示パネル11の輝度に対応する発光期間(Td)及び逆バイアス印加期間(Tr)を定めることによって、TFTの閾値電圧(Vth)シフトの低減を行うとともに表示装置の画面全体の輝度調整を行うことができる。
図9は本発明によるアクティブマトリクス表示パネルを用いた表示装置10Cを示している。本実施例は、バイアス印加回路14及びバイアス印加回路14に接続された接続線(バイアスライン)W1〜Wnが設けられていない点において上記した実施例と異なっている。また、選択トランジスタ21と駆動トランジスタ22とは互いに逆極性の導電型を有している。本実施例においては、選択トランジスタ21及びスイッチングトランジスタ27がNチャネルTFT、駆動トランジスタ22がPチャネルTFTである場合を例に説明する。なお、トランジスタ21,22,27の導電型はこれらに限定されず適宜選択することができる。
本実施例においては、ダイオード駆動電圧として走査線Yjに印加される走査パルス電圧を利用している。以下においては、説明の簡便さ及び理解の容易さのため、走査線Yj上のスイッチングトランジスタ27に印加される走査パルス電圧をダイオード駆動電圧VSjとして説明する。
図10は、本実施例の表示パネル11における列方向に隣接する画素部PLj−1,i及びPLj,iの回路構成を模式的に示している。図10に示すように、本実施例において、ダイオード駆動電圧Vwが印加される方のスイッチングトランジスタ27の電極(E2)は、1走査前の走査線に接続されている。より具体的には、第j走査線Yj上の画素部PLj,iにおけるスイッチングトランジスタ27の電極E2は接続線32によって、第(j−1)走査線Yj−1に接続されている(j=2〜n)。なお、第1行目(j=1)の画素部PL1,iについては、本実施例においては、スイッチングトランジスタ27を設けない、または他の走査線に接続しない構成とした場合について説明する。しかしながら、第1行目(j=1)の画素部PL1,iのスイッチングトランジスタ27にダイオード駆動電圧を印加する接続線を表示パネル11に設けるようにしてもよい。この場合、走査ドライバ12は当該接続線を該第1行目の(最初の)走査線の1走査前の走査線として線順次走査を行うように動作する。あるいは、該第1行目の画素部に設けられたスイッチングトランジスタ27を最後(第n行目)の走査線に接続するようにしてもよい。その他の回路構成、各要素の接続は上記した実施例と同様である。
図11は、表示パネル11の各走査線Yjに印加される走査パルスSP、及び各走査線Yj(j=2〜n)に対して供給される1ライン前の走査パルスの印加タイミングを模式的に示すタイミングチャートである。例えば、第2走査線Y2においては1ライン前(第1走査線Y1)の走査パルスが当該走査線上の画素部にダイオード駆動電圧VS2として印加される。次に第2走査線Y2に対する走査パルスSPが印加される。かかる走査及びダイオード駆動電圧の印加が順次行われ、線順次走査がなされる。次のフレームのアドレス期間において、各走査線Yjに1ライン前の走査パルス(すなわち、ダイオード駆動電圧VS)が印加されるまでの期間(Td)に亘り、各走査線Yj上の発光素子25はデータ信号に応じた発光駆動がなされる。
次に、各PLj,iへの走査パルス信号、データ電圧信号、ダイオード駆動電圧VSj、駆動TFT22のゲート電圧及びゲート・ソース間電圧について図12を参照して詳細に説明する。なお、図12においては、一般的にj番目の走査線Yjについて説明する。
画素部PLj,iの走査線Yjに走査パルスSPが印加されて走査線Yjが選択されると、選択TFT21が導通し、データドライバ13からの画素データ信号パルスDP(データ電圧Vdata)が選択TFT21を介して駆動TFT22のゲートに供給される。このとき、当該走査線Yj上のスイッチングトランジスタ27に印加されているダイオード駆動電圧VSjはVSj=V1(第1のダイオード駆動電圧)である。当該第1のダイオード駆動電圧は、スイッチングトランジスタ27がオフ(OFF)となる電圧である。
ここで、キャパシタ(Cs)24の一方の電極には電源電圧Va(>0)が供給されているので、キャパシタ24には電圧Va−Vdataに対応する電荷が蓄積され、当該電荷に対応する電圧が保持される(保持電圧と称する。)。そして、当該キャパシタ保持電圧によって駆動TFT22の制御電極であるゲートが制御される。より具体的には、駆動TFT22にはゲート・ソース間電圧Vgs(=Vdata−Va<0)に応じたドレイン電流が流れる。従って、画素データ信号(データ電圧Vdata)に応じた輝度で発光素子25は駆動され、発光する。
次のフレーム期間が開始し、走査線Yjに走査パルスSPが印加される直前に、当該走査線Yjより1走査前の走査線Yj−1の走査パルスSPが当該走査線Yj上のスイッチングトランジスタ27にダイオード駆動パルス(電圧VSj)として印加される。すなわち、当該走査線Yj上のスイッチングトランジスタ27への印加電圧が変化され、ダイオード駆動電圧VSjはVSj=V2になる。当該第2のダイオード駆動電圧V2は、スイッチングトランジスタ27がターンオンする電圧が設定される。スイッチングトランジスタ27のターンオンにより、駆動TFT22のゲート電圧VgはVdataからV2−Vfに変化する。ここで、Vfはスイッチングトランジスタ27の順方向の電圧降下である。このとき駆動TFT22のゲート電圧Vg=V2−Vfが駆動TFT22のソース電圧Vs=Vaを超える(すなわち、V2−Vf>Va)ように設定することによって、駆動TFT22のゲート・ソース間電圧Vgsは、Vgs=(V2−Vf)−Va>0となり、逆バイアス電圧(Vr=(V2−Vf)−Va)を印加することができる。また、ダイオード駆動電圧VSj=V2の印加によって駆動TFT22は逆バイアスとなるので、発光素子25は消光する。
このように、駆動TFT22のゲート電圧Vgが駆動TFT22のソース電圧Vsを超えるようにバイアスライン(すなわち、スイッチングトランジスタ27の電極E2)にダイオード駆動電圧Vwを印加することで駆動TFT22を逆バイアスの状態にすることができ、駆動TFT22の閾値電圧(Vth)シフトの低減を行うことができる。
あるいは、駆動TFT22のゲート電圧Vg=V2−Vfが駆動TFT22のソース電圧Vs=Vaと同じ(すなわち、V2−Vf=Va)になるように設定することによって、ゲート・ソース間電圧を0V(Vr=0)とすることができる。このように駆動TFT22のゲート電圧Vgを駆動TFT22のソース電圧Vsと等しくすることによってもTFTの閾値電圧(Vth)シフトを低減することができる。
本実施例においては、走査パルスSP及びデータ電圧が印加されてから、次のフレーム期間において1ライン前の走査線に走査パルスが印加されるまでの所定期間(Td)において発光素子25が発光する。
上記した逆バイアス電圧(Vr>0又はVr=0)の印加期間(Tr)は、任意に設定することができるので、当該逆バイアス印加期間(Tr)を調整することによっても輝度調整を行うことが可能である。
例えば、コントローラ15は、入力映像信号あるいはユーザの輝度指定信号に基づいて表示パネル11の輝度に対応する発光期間(Td)及び逆バイアス印加期間(Tr)を定めることによって、TFTの閾値電圧(Vth)シフトの低減を行うとともに表示装置の画面全体の輝度調整を行うことができる。
本実施例においては、ダイオード駆動電圧として走査線Yjに印加される走査パルス電圧を利用している。以下においては、説明の簡便さ及び理解の容易さのため、走査線Yj上のスイッチングトランジスタ27に印加される走査パルス電圧をダイオード駆動電圧VSjとして説明する。
図10は、本実施例の表示パネル11における列方向に隣接する画素部PLj−1,i及びPLj,iの回路構成を模式的に示している。図10に示すように、本実施例において、ダイオード駆動電圧Vwが印加される方のスイッチングトランジスタ27の電極(E2)は、1走査前の走査線に接続されている。より具体的には、第j走査線Yj上の画素部PLj,iにおけるスイッチングトランジスタ27の電極E2は接続線32によって、第(j−1)走査線Yj−1に接続されている(j=2〜n)。なお、第1行目(j=1)の画素部PL1,iについては、本実施例においては、スイッチングトランジスタ27を設けない、または他の走査線に接続しない構成とした場合について説明する。しかしながら、第1行目(j=1)の画素部PL1,iのスイッチングトランジスタ27にダイオード駆動電圧を印加する接続線を表示パネル11に設けるようにしてもよい。この場合、走査ドライバ12は当該接続線を該第1行目の(最初の)走査線の1走査前の走査線として線順次走査を行うように動作する。あるいは、該第1行目の画素部に設けられたスイッチングトランジスタ27を最後(第n行目)の走査線に接続するようにしてもよい。その他の回路構成、各要素の接続は上記した実施例と同様である。
図11は、表示パネル11の各走査線Yjに印加される走査パルスSP、及び各走査線Yj(j=2〜n)に対して供給される1ライン前の走査パルスの印加タイミングを模式的に示すタイミングチャートである。例えば、第2走査線Y2においては1ライン前(第1走査線Y1)の走査パルスが当該走査線上の画素部にダイオード駆動電圧VS2として印加される。次に第2走査線Y2に対する走査パルスSPが印加される。かかる走査及びダイオード駆動電圧の印加が順次行われ、線順次走査がなされる。次のフレームのアドレス期間において、各走査線Yjに1ライン前の走査パルス(すなわち、ダイオード駆動電圧VS)が印加されるまでの期間(Td)に亘り、各走査線Yj上の発光素子25はデータ信号に応じた発光駆動がなされる。
次に、各PLj,iへの走査パルス信号、データ電圧信号、ダイオード駆動電圧VSj、駆動TFT22のゲート電圧及びゲート・ソース間電圧について図12を参照して詳細に説明する。なお、図12においては、一般的にj番目の走査線Yjについて説明する。
画素部PLj,iの走査線Yjに走査パルスSPが印加されて走査線Yjが選択されると、選択TFT21が導通し、データドライバ13からの画素データ信号パルスDP(データ電圧Vdata)が選択TFT21を介して駆動TFT22のゲートに供給される。このとき、当該走査線Yj上のスイッチングトランジスタ27に印加されているダイオード駆動電圧VSjはVSj=V1(第1のダイオード駆動電圧)である。当該第1のダイオード駆動電圧は、スイッチングトランジスタ27がオフ(OFF)となる電圧である。
ここで、キャパシタ(Cs)24の一方の電極には電源電圧Va(>0)が供給されているので、キャパシタ24には電圧Va−Vdataに対応する電荷が蓄積され、当該電荷に対応する電圧が保持される(保持電圧と称する。)。そして、当該キャパシタ保持電圧によって駆動TFT22の制御電極であるゲートが制御される。より具体的には、駆動TFT22にはゲート・ソース間電圧Vgs(=Vdata−Va<0)に応じたドレイン電流が流れる。従って、画素データ信号(データ電圧Vdata)に応じた輝度で発光素子25は駆動され、発光する。
次のフレーム期間が開始し、走査線Yjに走査パルスSPが印加される直前に、当該走査線Yjより1走査前の走査線Yj−1の走査パルスSPが当該走査線Yj上のスイッチングトランジスタ27にダイオード駆動パルス(電圧VSj)として印加される。すなわち、当該走査線Yj上のスイッチングトランジスタ27への印加電圧が変化され、ダイオード駆動電圧VSjはVSj=V2になる。当該第2のダイオード駆動電圧V2は、スイッチングトランジスタ27がターンオンする電圧が設定される。スイッチングトランジスタ27のターンオンにより、駆動TFT22のゲート電圧VgはVdataからV2−Vfに変化する。ここで、Vfはスイッチングトランジスタ27の順方向の電圧降下である。このとき駆動TFT22のゲート電圧Vg=V2−Vfが駆動TFT22のソース電圧Vs=Vaを超える(すなわち、V2−Vf>Va)ように設定することによって、駆動TFT22のゲート・ソース間電圧Vgsは、Vgs=(V2−Vf)−Va>0となり、逆バイアス電圧(Vr=(V2−Vf)−Va)を印加することができる。また、ダイオード駆動電圧VSj=V2の印加によって駆動TFT22は逆バイアスとなるので、発光素子25は消光する。
このように、駆動TFT22のゲート電圧Vgが駆動TFT22のソース電圧Vsを超えるようにバイアスライン(すなわち、スイッチングトランジスタ27の電極E2)にダイオード駆動電圧Vwを印加することで駆動TFT22を逆バイアスの状態にすることができ、駆動TFT22の閾値電圧(Vth)シフトの低減を行うことができる。
あるいは、駆動TFT22のゲート電圧Vg=V2−Vfが駆動TFT22のソース電圧Vs=Vaと同じ(すなわち、V2−Vf=Va)になるように設定することによって、ゲート・ソース間電圧を0V(Vr=0)とすることができる。このように駆動TFT22のゲート電圧Vgを駆動TFT22のソース電圧Vsと等しくすることによってもTFTの閾値電圧(Vth)シフトを低減することができる。
本実施例においては、走査パルスSP及びデータ電圧が印加されてから、次のフレーム期間において1ライン前の走査線に走査パルスが印加されるまでの所定期間(Td)において発光素子25が発光する。
上記した逆バイアス電圧(Vr>0又はVr=0)の印加期間(Tr)は、任意に設定することができるので、当該逆バイアス印加期間(Tr)を調整することによっても輝度調整を行うことが可能である。
例えば、コントローラ15は、入力映像信号あるいはユーザの輝度指定信号に基づいて表示パネル11の輝度に対応する発光期間(Td)及び逆バイアス印加期間(Tr)を定めることによって、TFTの閾値電圧(Vth)シフトの低減を行うとともに表示装置の画面全体の輝度調整を行うことができる。
Claims (14)
- 各々が発光素子、データ信号を保持するキャパシタ及び前記発光素子を該保持されたデータ信号に基づいて駆動する駆動トランジスタを有する複数の画素部からなるアクティブマトリクス型の表示パネルと、前記表示パネルの各走査線を順次走査する走査駆動部と、前記走査駆動部による走査に応じて前記データ信号を前記画素部に供給するデータ駆動部と、前記発光素子を駆動する電圧を前記発光素子に供給する電源と、を有する表示装置であって、
前記複数の画素部の各々に設けられ、第1の端子が前記駆動トランジスタの制御電極に接続されるとともに第2の端子に印加される電圧の大きさに応じてターンオンして該印加電圧を前記制御電極に供給する二端子スイッチング素子と、
前記第2の端子への印加電圧を調整して前記駆動トランジスタに逆バイアス電圧を印加する逆バイアス電圧印加部と、を有することを特徴とする表示装置。 - 前記逆バイアス電圧印加部は、前記表示パネルの走査線ごとに前記印加電圧を調整して前記駆動トランジスタに逆バイアス電圧を印加することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記表示パネルは、すべての前記二端子スイッチング素子に接続されたバイアスラインを有し、前記逆バイアス電圧印加部は前記バイアスラインを介して前記バイアスラインごとに逆バイアス電圧を印加することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記逆バイアス電圧印加部は、前記複数の画素部の全ての二端子スイッチング素子への印加電圧を調整して前記駆動トランジスタに同時に逆バイアス電圧を印加することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記表示パネルは、前記走査線ごとに前記二端子スイッチング素子に接続されたバイアスラインを有し、前記逆バイアス電圧印加部は前記バイアスラインに同時に逆バイアス電圧を印加することを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
- 前記走査駆動部による走査に要するアドレス期間に亘って前記発光素子の駆動電圧を低減して前記発光素子の発光を禁止する発光制御部を有することを特徴とする請求項4又は5に記載の表示装置。
- 前記逆バイアス電圧印加部は、前記発光素子の各々の発光期間が所定期間に達した時に前記逆バイアス電圧を印加することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記所定期間は前記表示パネル全体の輝度に応じた長さの期間であることを特徴とする請求項7に記載の表示装置。
- 前記二端子スイッチング素子はダイオードであることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記二端子スイッチング素子は、トランジスタをダイオード接続して構成された素子であることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 各々が発光素子、データ信号を保持するキャパシタ及び前記発光素子を該保持されたデータ信号に基づいて駆動する駆動トランジスタを有する複数の画素部からなるアクティブマトリクス型の表示パネルと、前記表示パネルの各走査線を線順次走査する走査駆動部と、前記走査駆動部による走査に応じて前記データ信号を前記画素部に供給するデータ駆動部と、を有する表示装置であって、
前記複数の画素部の各々に設けられ、第1の端子が前記駆動トランジスタの制御電極に接続されるとともに第2の端子が前記走査駆動部による1走査前の走査線に接続され、前記第2の端子に印加される走査電圧の大きさに応じてターンオンして前記走査電圧を前記制御電極に供給する二端子スイッチング素子を有し、
前記走査駆動部は前記駆動トランジスタを逆バイアス状態にし得る大きさのバイアス電圧を有する走査パルス信号により前記線順次走査をなすことを特徴とする表示装置。 - 前記走査パルス信号のパルス幅を調整して前記発光素子の発光期間を制御する制御部を有することを特徴とする請求項11に記載の表示装置。
- 前記線順次走査における第1行目の画素部に設けられた前記二端子スイッチング素子の第2の端子に接続された接続線を有し、前記走査駆動部は前記接続線を該第1行目の走査線の1走査前の走査線として線順次走査を行うことを特徴とする請求項11に記載の表示装置。
- 前記線順次走査における第1行目の画素部に設けられた前記二端子スイッチング素子は前記線順次走査における最後の走査線に接続されていることを特徴とする請求項11に記載の表示装置。
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